数控机床故障诊断与维修实例.doc

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1、第6章数控机床故障诊断与维修实例数控机床的故障现象是多种多样的，其表现形式也没有简单的规律可遵循。对数控机床故障进行分析时，应当注意到数控机床本身的特点。6．1数控机床爬行与振动的分析数控机床的滑动部件，如工作台、溜板、滑座等，在低速运动时常常会出现爬行现象。所谓爬行就是指上述部件时走时停的非匀速运动，轻微时表现为目光不易察觉的振颤，严重时表现为大距离冲动。由于爬行是非匀速冲动，从而严重地影响了加工精度；对定位精度要求高的数控机床则难以实现精确定位及微量进给；个别情况还可能出现扎刀，蹦飞工件等情况，故应引起高度重视。1、引起爬行的几个因素引起爬行的因素很多，归纳起来主要有以下几种：（

2、1）磨擦阻力变化引起的爬行机床床身导轨和工作台导轨面都是经过磨削或刮削的，宏观看是平直而光滑的，但在微观上却存在着不同程度的犬牙参差的微峰。滑动导轨的两个接触面只是两面的微峰峰尖接触，所以它们之间实际接触面积是非常小的，因而峰尖所承受的压力之高，远远超过其弹性变形的极限而出现塑性变形，尤其是大（重）型数控机床更为突出。此外，发生塑性变形的接触点的金属分子会产生强烈的粘着作用。由于参差不齐的微峰会出现相互交错啮合，相对运动时便产生了爬行现象。这便是机床相对运动的两导轨表面产生磨擦阻力的主要根源。机床的爬行现象主要发生在低速运动时，此时两导轨面之间难以形成高速运动时的动压油膜，从而出现了

3、由微峰直接接触的边界润滑。这时两导轨表面的微峰直接接触，压力极高，因而发生塑性变形，运动导致接触局部高热，出现金属分子的粘着，也称“冷焊”，这时两导轨间的磨擦系数是相当大的。我们都知道，推动一个物体运动所用的力应大于维持这个物体运动所用的力。也就是静磨擦力（静磨擦系数）大于动磨擦力（动磨擦系数）。在低速运动开始的短暂时间，磨擦系数μb从静止状态下的最大值开始呈迅速下降趋势至最小值。此时工作台表现为向前冲动。随着速度υ的增大，而开始上升。上升到较大值时，磨擦阻力增大，工作台趋向静止。此时，由于磨擦阻力的增大，相对驱动也随之增大。当驱动增大到足以克服磨擦阻力时，工作台又重复出现以前的相同

4、冲动，驱动力随之减小。这个驱动力和磨擦力不断变化的过程，也就是工作台时走时停的循环冲动过程，这便是爬行的因素之一。（2）机械零（部）件别劲引起的爬行由于执行元件与运动部件中心线不同心或不平行（如滚珠丝杠螺母副之间）；或执行元件与导向面不平行（如工作台与床身导轨之间）；或运动部件导向装置夹得太紧（如导轨副预紧过大）；或液压缸活塞与活塞杆不同心产生别劲等现象均会造烦恼因磨擦阻力不均而产生爬行。还有因导轨平行度及扭曲度大，或导轨各段变化不一致使工作台移动时所需克服的阻力经常变化，滑动表面油膜破坏，导致出现爬行。（3）润滑不良引起的爬行当运动副的滑动速度减小时，油楔作用减弱，润滑油膜厚度降低

5、，甚至破裂，造成金属表面局部接触。当滑动速度降低到一定数值时，油膜断裂比率增加，磨擦力随之增大，这种变化的磨擦力将导致工作台爬行。（4）液压系统泄漏引起的爬行由于液压系统中密封圈老化破裂，执行元件磨损等造成泄漏，使系统压力损失导致爬行，如液压泵内部零件磨损，引起液压泵输出流量和压力不足或波动；阀类元件及液压缸磨损，元件间隙变大，或液压缸活塞与缸体配合间隙过大，使高压腔与低压腔互通引起压力不足，使推力减小，在阻力变化时，液压泵不能提供压力变化而产生爬行。在液压系统的爬行中，及时消除液压缸中的气体是防止爬行的有效做法。2、消除爬行的对策为了有效地消除爬行，应针对具体原因采用不同的措施：（

6、1）改善磨擦阻力改善磨擦阻力的变化。旨在减小磨擦曲线随运动速度增加而下降的斜率，也就是减小静、动磨擦系数差，其主要措施在于改善润滑状态。措施1：改善导轨的润滑，保证充足的润滑油量及润滑油油性好、粘度适宜。对工作台载荷大的大型机床应采用粘度高的导轨润滑油。措施2：在单靠润滑油本身难以达到性能要求的情况下，可在油中加入添加剂，以改善润滑油的性能，例如加入硫化鲸鱼油，三甲酚磷酸脂,MoS2油剂等，或在导轨表面涂上一层固体MoS2润滑剂。措施3：在导轨上粘贴上一层TSF导轨软带。TSF导轨软带是一种以聚四氟乙烯为基的高分子复合材料，具有优异的磨擦性能，磨擦系数很低，约为铸铁滑动导轨的1/10

7、，在维修时采用TSF导轨是一种非常省事的办法。它工艺简单、性能优越有着有为广阔的应用前景。（2）减少机械传动部件间的磨擦阻力对于机械别劲原因造成的爬行，在保证各元件自身精度的同时，着重调整运动导向装置的平行度和同心度，重视导向装置（如滚珠丝杠）松紧程度的调整。加强润滑减少磨擦阻力，对于液压缸要处理好油缸与工作机构的联接要求，保证活塞、活塞杆运动时不受弯力、扭力的作用。对于大行程的液压缸，为防止滑动而压力过高，在设计时可采用无缝钢管作活塞杆，以减轻自重增大刚